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Tomcat原理系列之三：对请求的过程详细分析

请求的处理是整个Tomcat的核心。深入了解Tomcat的请求过程，对于我们理解我们的应用项目，对于我们解决问题，对于我们今后开发项目都有深远的影响

如果看过 Tomcat原理系列之二：由点到线,请求主干；一定对请求链具体走了哪些组件有了印象。我们再进一步拆解请求链，将链上涉及的类一一道来。

Connector

Connector组件作为Server的一部分，主要用于接收，解析http请求，并将请求封装成requset交给Container容器进行处理. Connector是如何接受请求的呢？

Connector使用ProtocolHandler(协议处理器)来处理请求的, 不同的ProtocolHandler处理不同模式的请求类型. 例如: Http11Protocol支持BIO类型的Socket来连接的， Http11NioProtocol支持NIO类型的NioSocket来连接的 ((基于Tomcat8)因为Tomcat高版本默认使用NIO模式,本文以NIO类型的处理来讲)

Http11NioProtocol:

通过Http11NioProtocol的构造方法. 我们可以看出,主要包括两大部分: Endpoint:端点 , 也就是socket的请求的入口. ConnectionHandler : Connection 处理器

public Http11NioProtocol() {
        endpoint=new NioEndpoint();//端点
        cHandler = new Http11ConnectionHandler(this);//connection处理器
        ((NioEndpoint) endpoint).setHandler(cHandler);
        setSoLinger(Constants.DEFAULT_CONNECTION_LINGER);
        setSoTimeout(Constants.DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT);
        setTcpNoDelay(Constants.DEFAULT_TCP_NO_DELAY);
    }
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1.Endpoint的NIO实现NioEndpoint

NioEndpoint是整个Tomcat的请求的入口. NioEndponit类中有个几个内部类非常重要,也是请求的必经之地.我们按照请求的走过的顺序一个个的解开看.

(不同版本的Tomcat可能有所不同,但是基本框架是类似的.)

1. Acceptor线程:

接收socket线程. Acceptor 本身就是一个线程,run()方法里有while循环执行 serverSock.accept ()接收线程. 此处有一个点要注意, 虽然是基于NIO的Endpoint但是这里还是阻塞式接收socket连接的方法. 也就是说会阻塞到serverSock.accept();

(1)当获取到SocketChannel对象后, 调用setSocketOptions(socket)方法, 将SocketChannel封装到 NioChannel对象 中. (2)并调用Poller的register(Niochannel socket)方法,将NioChannel进一步封装到 NioSocketWrapper对象 中, (3)最后在将NioSocketWrapper对象封装到 PollerEvent 对象压到 Poller 的 events队列 里中去.

这里是一个典型的生产-消费者模式Acceptor 是events queue的生产者, Poller是envets queue的消费者.

(代码有删减,只把重要的提取出来)

@Override
       public void run() {
           while (running) {
                   try {
                       //接收线程(没有连接时阻塞在此处)
                       socket = serverSock.accept();
                   } catch (IOException ioe) {
                   }
                   // Successful accept, reset the error delay
                   errorDelay = 0;

                   // Configure the socket
                   if (running && !paused) {
                       // setSocketOptions()======= 对socket进一步处理
                       if (!setSocketOptions(socket)) {
                           closeSocket(socket);
                       }
                   } else {
                       closeSocket(socket);
                   }
               } catch (Throwable t) {
                   ExceptionUtils.handleThrowable(t);
                   log.error(sm.getString("endpoint.accept.fail"), t);
               }
           }
           state = AcceptorState.ENDED;
       }
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2. Poller线程:

主要用于以较少的资源轮询已连接套接字以保持连接，当数据可用时转给worker工作线程. Poller线程run方法,while循环消费events queue里的PollerEvent事件 . 通过 event()方不断取出PollerEvent对象,然后将PollerEvent对象中的 NioSocketWrapper包装类 以 OP_READ事件注册到Poller的Selector 选择器去.{此处我们才真正看到NIO的影子} 在注册完OP_READ事件后. 紧接着执行**selector.selectedKeys()**方法将就绪的通道key返回,然后通过selectedKey访问就绪的通道. 取出NioSocketWrapper对象 . 接着调用Poller的processKey()方法,根据sk是OPEN_READ事件或者OPEN_WRITE事件,调用NioEndpoint.processSocket()方法将NioSocketWrapper封装到 SocketProcessor 对象中 , 并提交到 NioEndpoint.executor线程池 (Worker线程池) 去执行

@Override
       public void run() {
           // Loop until destroy() is called
           while (true) {

               boolean hasEvents = false;

               try {
                   if (!close) {
                       hasEvents = events();
                       if (wakeupCounter.getAndSet(-1) > 0) {
                           //if we are here, means we have other stuff to do
                           //do a non blocking select
                           keyCount = selector.selectNow();
                       } else {
                           keyCount = selector.select(selectorTimeout);
                       }
                       wakeupCounter.set(0);
                   }
                   if (close) {
                       events();
                       timeout(0, false);
                       try {
                           selector.close();
                       } catch (IOException ioe) {
                           log.error(sm.getString("endpoint.nio.selectorCloseFail"), ioe);
                       }
                       break;
                   }
               } catch (Throwable x) {
                   ExceptionUtils.handleThrowable(x);
                   log.error("",x);
                   continue;
               }
               //either we timed out or we woke up, process events first
               if ( keyCount == 0 ) hasEvents = (hasEvents | events());

               Iterator<SelectionKey> iterator =
                   keyCount > 0 ? selector.selectedKeys().iterator() : null;
               // Walk through the collection of ready keys and dispatch
               // any active event.
               while (iterator != null && iterator.hasNext()) {
                   SelectionKey sk = iterator.next();
                   NioSocketWrapper attachment = (NioSocketWrapper)sk.attachment();
                   // Attachment may be null if another thread has called
                   // cancelledKey()
                   if (attachment == null) {
                       iterator.remove();
                   } else {
                       iterator.remove();
                       processKey(sk, attachment);
                   }
               }//while

               //process timeouts
               timeout(keyCount,hasEvents);
           }//while

           getStopLatch().countDown();
       }
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3.Worker线程组：

SocketProcessor处理socket连接的任务提交到worker线程池去执行

public boolean processSocket(SocketWrapperBase<S> socketWrapper,
           SocketEvent event, boolean dispatch) {
       try {
           if (socketWrapper == null) {
               return false;
           }
           SocketProcessorBase<S> sc = processorCache.pop();
           if (sc == null) {
               sc = createSocketProcessor(socketWrapper, event);
           } else {
               sc.reset(socketWrapper, event);
           }
           Executor executor = getExecutor();
           if (dispatch && executor != null) {
               executor.execute(sc);//将socket处理任务提交到worker线程池
           } else {
               sc.run();
           }
       } catch (RejectedExecutionException ree) {
           getLog().warn(sm.getString("endpoint.executor.fail", socketWrapper) , ree);
           return false;
       } catch (Throwable t) {
           ExceptionUtils.handleThrowable(t);
           // This means we got an OOM or similar creating a thread, or that
           // the pool and its queue are full
           getLog().error(sm.getString("endpoint.process.fail"), t);
           return false;
       }
       return true;
   }
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4.SocketProcessor类:

NioEndpoint.SocketProcessor类作为一个任务, run()方法中,将socket的包装类NioEndpoint.NioSocketWrapper交给ProtocolHandler协议处理的ConnectionHandler进行处理

2.ConnectionHandler连接处理器

NioSocketWrapper 此时来到 ConnectionHandler这里.

Http11Processor Http协议处理器(http协议实现)

ConnectionHandler.process()方法,首先得到一个Http11Processor 处理器, 然后会将NioSocketWrapper交给Http11Processor 的进行处理

在这里我们回顾一个经典的问题:HTTP协议的组成部分,或者叫做HTTP协议的报文组成 1.请求行 2.请求头 3.空行 4.消息体

Http11Processor.service()方法中就是HTTP协议实现的地方. Http11Processor会创建一个Http11InputBuffer对象. Http11InputBuffer中的parseRequestLine、parseHeaders 和 parseHeader方法会分别读取[ 请求行,请求头 ]

请求的读取去哪里了呢?? 对请求体的读取却不在这里. 而是将请求体的解析与读取延迟到Servlet中去了. 在调用getParameter,getParameterMap,getParameterNames,getParameterValues时会先调用parseParameters()方法解析请求参数. 这个放到以后再说.

Http11Processor的父类在初始化的时候,会创建 Request对象,Response对象 . 解析完请求行,请求头后. NioSocketWrapper对象此时变成了Request对象 . 然后就开始下一程.

CoyoteAdapter:(Request,Response)

Http11Processor.service()方法处理后, 会调用CoyoteAdapter.service(request,repose) 对request,repose做一些预处理后,又开始了下一程 connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke( request, response);

Container:(Request,Response)

Request,Response 对象层层经过Engine,Host,Context,Wrapper的valve.

Valve

Valve作为一个个基础的阀门，扮演着业务实际执行者的角色.

1.StandardWrapperValve(最后一个valve)

在StandardWrapperValve.invoke方法中会根据配置的Filter过滤器创建ApplicationFilterChain过滤器链.

ApplicationFilterChain filterChain =
              ApplicationFilterFactory.createFilterChain(request, wrapper, servlet);

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然后执行过滤器链的doFilter方法

filterChain.doFilter(request.getRequest(),
                                  response.getResponse());
复制代码

2.ApplicationFilterChain

ApplicationFilterChain使用责任了模式,执行过滤器的doFilter方法. 当执行完最后一个Filter方法后. 调用

servlet.service(request, response);
复制代码

此时到了我们常见的 servlet 了.终于到了我们的业务代码了

总结:

socket ----->Connector接收socket连接封装成 NioSocketWrapper对象 ----->ConnectionHandler取得HTTP协议内容, 创建Requset,Reponse对象 ----->Container携带Requset,Reponse对象层级执行valve的invoke方法,到达最后一个StandardWrapperValve, 创建ApplicationFilterChain过滤器链, ----->ApplicationFilterChain过滤器链执行doFilter方法,执行完成后调用servlet.service()方法 ----->业务代码

个人理解有误差,望指出. Tomcat中涉及的细节很多.需要慢慢品味. 但是请求的大体行动路线,就如上描述的那样. 希望读者不断的去看源码挖掘更深的细节. 学习Tomact优秀的设计

原文 https://juejin.im/post/5d52e05e518825311f429c3a

正文到此结束